Java中流的概念

本文介绍了Java中流的概念，在Java中，程序所完成的输入输出是以流（Stream）的形式来实现的，流是一组有序的数据序列。按照数据的传输方向，流可分为输入流和输出流。从数据处理的单位划分，流可分为字节流和字符流。

hitmengfanchao

1330人浏览 · 2024-03-21 23:27:33

hitmengfanchao · 2024-03-21 23:27:33 发布

程序在运行过程中通常需要与外部设备进行交互，从外部设备读取数据或向外部设备发送数据，这就是输入输出。在这里，外部设备是指键盘、鼠标、控制台、显示器、打印机、文件和网络等，而程序可以看作是CPU和内存的组合。在Java中，程序所完成的输入输出是以流（Stream）的形式来实现的，流是一组有序的数据序列。流可以看作是建立在数据源和目的地之间的一条通信路径，数据在该路径上进行传输。

1. 流的分类

按照数据的传输方向，流可分为输入流和输出流。流的方向确定是相对程序而言的，向程序传递数据的流称为输入流，从程序发出数据的流称为输出流，如图1所示。对于输入数据流，只能从中读取数据而不能向其写入数据；对于输出数据流，只能向其写入数据而不能从中读取数据。

图1. 输入输出流

从数据处理的单位划分，流可分为字节流和字符流，以8位的字节为基本处理单位的流称为字节流，以16位的字符为基本处理单位的流称为字符流。字节是计算机进行数据处理的最小单位，因此，面向字节的流实际上可以处理任何格式的数据，这是因为具体的格式可以由程序自己负责解析。面向字符的流将输入、输出的数据解析为基于Unicode编码的字符，因此，其主要用于文本的处理。

2. 流的类层次

为了方便流的处理，Java中的流类都封装在java.io包中。在java.io包中有四个顶级抽象类：InputStream、OutputStream、Reader、Writer，其中，InputStream是字节输入流的根类， OutputStream是字节输出流的根类，Reader是字符输入流的根类， Writer是字符流输出流的根类，其它流类都是从这四个类继承而来的。定义在java.io包中流类的层次结构如图2所示。

图2. 流的类层次

由于InputStream、OutputStream、Reader和Writer是抽象类，而抽象类是不能进行实例化的，因此，在实际应用时使用的都是由它们所派生的子类，不同的子类应用于不同情况的数据输入输出操作。

3. 字节输入流

字节输入流的作用是从外部设备获取字节数据输入到相应的程序中。字节输入流的根类是InputStream，它是一个抽象类，其它所有的字节输入流类都从该类继承而来的。InputStream类定义了所有字节输入流类所共同具有的方法，其包含的主要方法如下：

int read()：从输入流中读取一个字节的二进制数据，然后以此数据为低位字节，配上一个全零字节，形成一个0-255之间的整数返回，如果到达流的末尾，则返回整数-1。
int read(byte[] b)：从输入流中读取最多b.length个字节的数据存储到字节数组b中，并返回实际成功读取的字节数。如果未到达流的末尾，则返回整数-1。
int read(byte[] b, int off, int len)：从输入流中读取len个字节的数据，将其存储到从下标off开始的字节数组b中，并返回实际读取的字节数。如果达到流的末尾，则返回整数-1。
int available()：该方法返回目前可以从输入流中读取的字节数。
long ship(long l)：逃过输入流中l个字节不读，返回实际跳过的字节数。
boolean markSupported()：用于指示输入流是否支持mark和reset操作，如果支持，则返回true，否则，返回fasle。
void mark(int markarea)：在输入流的当前位置放置一个标记，该流在读取markarea个字节前都保持有效。
void reset()：将输入流的指针重新定位到最后调用mark方法时的位置。
void close()：关闭输入流，释放与该输入流相关的资源。

常用的字节输入流类主要有文件输入流类（FileInputStream）、管道输入流类（PipedInputStream）、过滤器输入流类（FilterInputStream）、数据输入流类（DataInputStream）、缓冲区输入流类（BufferedInputStream）、回压输入流类（PushbackInputStream）、顺序输入流类（SequenceInputStream），字节数组输入流类（ByteArryInputStream）和对象输入流类（ObjectInputStream），这些类说明如表1所示。

表1 字节输入流类

类	含义
FileInputStream	文件输入流，用于从文件读取数据
PipedInputStream	管道输入流，用于从线程中读取数据
FilterInputStream	过滤器输入流，它是一个装饰流，用于扩展其它字节输入流
DataInputStream	数据输入流，其可以从字节输入流中读取基本类型的数据
BufferedInputStream	缓冲区输入流，它在字节输入流的基础上增加一个输入缓冲区
PushbackInputStream	回压输入流，其允许将读取的数据放回到输入流中以便于再次读取
SequenceInputStream	顺序输入流，它可以将多个字节输入流合并成单一的字节输入流
ByteArryInputStream	字节数组输入流，用于从字节数组中读取数据
ObjectInputStream	对象输入流，它从输字节入流中读取对象并将其反序列化为Java对象

4. 字节输出流

字节输出流的作用是将字节数据从程序传输到相应的外部设备，例如，控制台、文件和网络等。字节输出流类的根类是OutputStream，它是一个抽象类，其它所有字节输入流类都是从该类继承而来的。OutputStream类定义了所有字节输出流类所共同具有的方法，其包含的主要方法如下：

void write(int i)：将i写入到输出流中，i是int型数据，长度为32位，写入i的低8位数据，24个高位字节被忽略。
void write(byte b[])：将字节数组b中的全部数据写入到输出流。
void write(byte b[], int off, int len)：将字节数组b中从off开始的len个字节写入输出流中。
void flush()：将缓冲区中不够一个批次的数据强制提交。
void close()：关闭输出流，释放与该输出流相关的资源。

常用的字节输出流类主要有文件输出流类（FileOutputStream）、管道输出流（PipedOutputStream）、过滤器输出流类（FilterOutputStream）、数据输出流类（DataOutputStream）、缓冲区输出类（BufferedOutputStream）、打印输出流类（PrintStream）、字节输出流类（ByteArryOutputStream）和对象输出流类（ObjectOutputStream），这些类的说明如表2所示。

表2 字节输出流类

类	含义
FileOutputStream	文件输出流，用于向文件写数据
PipedOutputStream	管道输出流，用于向线程写数据
FilterOutputStream	过滤器输出流，它是一个装饰流，用于扩展其它字节输出流
DataOutputStream	数据输出流，可以向字节输出流中写入基本类型的数据
BufferedOutputStream	缓冲区输出流，在字节输出流的基础上增加一个输出缓冲区
PrintStream	打印输出流，用于向输出目标写入各种类型的数据
ByteArryOutputStream	字节数组输出流，它可以将数据写入到字节数组中
ObjectOutputStream	对象输出流，它可以将Java对象序列化为字节流

5. 字符输入流

字符输入流的作用是从外部设备获取字符数据输入到相应的程序中。Reader是字符输入流的根类，它是一个抽象类，其它所有字符输入类都从Reader类继承而来的。Reader类包含的主要方法如下：

int read()：从输入流中读取一个字符，如果达到流的末尾，则返回整数-1。
int read(char[] cbuf)：从输入流中读取多个字符的数据存储在数组cbuf中，并返回实际成功读取的字符数，如果到达流的末尾，则返回整数-1。
int read(char[] cbuf, int off, int len)：从输入流中读取最多len个字符的数据，将其存储到从下标off开始的字符数组b中，并返回实际读取的字符数，如果达到流的末尾，则返回整数-1。
long skip(long n)：从输入流中向后最多跳n个字符，并返回实际跳过的字节数。
boolean ready()：判断流是否做好读的准备。
boolean markSupported()：测试输入流是否支持mark和reset操作。
void mark(int readAheadLimit)：在输入流的当前位置放置一个标记，该流在读取readAheadLimit个字符前都保持有效。
void reset()：将输入流的指针重新定位到最后调用mark方法时的位置。
void close()：关闭输入流。

常用的字符输入流类主要有字符输入流类（InputStreamReader）、文件输入流类（FileReader）、字节数组输入流（CharArrayReader）、过滤器输入流类（FilterReader）、回压输入流类（PushbackReader）、缓冲区输入流类（BufferedReader）、行号输入流类（LineNumberReader）、管道输入流类（PipedReader）和字符串输入流类（StringReader），这些类的说明如表3所示。

表3 字符输入流类

类	含义
InputStreamReader	字符输入流，它可以把字节输入流转换为字符输入流
FileReader	文件输入流，用于从文件中读取字符数据
CharArrayReader	字节数组输入流，用于从字符数组中读取数据
FilterReader	过滤器输入流，它是一个装饰流，用于扩展其它字符输入流
PushbackReader	回压输入流，它允许将读取的数据放回到输入流中以便于再次读取
BufferedReader	缓冲区输入流，它在字符输入流的基础上增加一个输入缓冲区
LineNumberReader	行号输入流，它在缓冲区输入流的基础上增加了行号
PipedReader	管道输入流，用于从线程读取字符数据
StringReader	字符串输入流，用于从字符串中读取字符

6. 字符输出流

字符输出流的作用是将字符数据从程序传输到相应的外部设备。Writer是字符输入流的根类，它是一个抽象类，其它所有字符输入类都从Writer类继承而来的。Writer类包含的主要方法如下：

void write(int c)：将字符c写入到输出流中。
void write(char[] cbuf)：将字符数组cbuf中的全部数据写入到输出流中。
void write(char[] cbuf, int off, int len)：将字符数组cbuf中从off开始的长为len个字符写入输出流中。
void write(String str)：将字符串str写入输出流中。
long write(String str, int off, int len)：将字符串str中从off开始i长度为len个字符写入到输出流中。
void flush()：将缓冲区中的数据写入到输出流中。
void close()：关闭输出流。

常用的字符输入流类主要有字符输出流类有字符输出流（OutputStreamWriter）、文件输出流（FileWriter）、字节数组输出流（CharArrayWriter）、过滤器输出流（FilterWriter）、缓冲区输出（BufferedWriter）、格式化输出流（PrintReader）和字符串输出流（StringWriter），这些类的说明如表4所示。

表4 字符输出流类

类	含义
OutputStreamWriter	字符输出流，它可以字节输出流转换为字符输出流
FileWriter	文件输出流，用于向文件写入字符数据
CharArrayWriter	字节数组输出流，用于向字符数组中写入数据
FilterWriter	过滤器输出流，它是一个装饰流，用于扩展其它字符输出流
BufferedWriter	缓冲区输出流，它在字符输出流的基础上增加一个输出缓冲区
PrintReader	打印输出流，用于向输出目标写入各种类型的文本数据
StringWriter	字符串输出流，用于将字符写入字符串